固态相变 教学课件 作者 刘宗昌第2章逆共析转变与奥氏体2.1 钢中的奥氏体.ppt

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1、2.逆共析转变与奥氏体2.1奥氏体的组织结构以往，将奥氏体定义为：碳溶入γ－Fe中的固溶体。此定义不够严格。奥氏体是多种化学元素构成的一个整合系统。严格地说：钢中的奥氏体是碳或各种化学元素溶入γ－Fe中所形成的固溶体。其中C、N等元素存在于奥氏体的间隙位置。或者晶格缺陷处。而原子尺寸与Fe原子相差不大的合金元素则固溶于替换位置。还有一些化学元素吸附于奥氏体晶界等晶体缺陷处。1).奥氏体组织奥氏体晶粒一般为等轴状多边形，在奥氏体晶粒内有孪晶。如图2－1a).b)所示。图中出现的灰白不同的衬度是由于各晶粒暴露在试样表面上的晶面具有不同的取

2、向的缘故。(a)T8钢的奥氏体晶粒(暗场像)(b)1Cr18Ni9Ti钢室温的奥氏体组织(a)(b)2)、奥氏体的晶体结构（f.c.c）碳原子的间隙有限固溶实际上在1147℃时，碳在奥氏体中的最大溶解度仅为2.11％（质量百分数），这是由于γ－Fe的八面体中心的间隙半径仅为0.52Å，比碳原子的半径0.86Å小。碳原子溶入将使八面体发生较大的膨胀，产生畸变，溶入愈多，畸变愈大，晶格将不稳定，因此不是所有的八面体中心都能溶入一个碳原子，溶解度是有限的。如果图4－2所示的间隙位置都被碳原子占据，则一个晶胞中含有4个铁原子和4个碳原子，则原

3、子分数为50%,折合17.6wt％C，已知：γ－Fe中不可能溶入17.6wt％C。但是，实际上原子分数为8.7at％C，即25个γ－Fe晶胞中有9个碳原子。Wt%与at%的换算：A、B为原子量；a，b分别为A、B两元素的wt％奥氏体成分的不均匀性奥氏体中的碳和合金元素分布是不均匀的，均匀是相对的，不均匀是绝对的。加热速度和温度对w（c）=0.18%钢奥氏体碳含量不均匀的影响2.2奥氏体的亚结构1）孪晶亚结构20CrMnMo钢奥氏体晶粒中的退火孪晶（暗场像（真空加热到1200℃后，以200℃/min冷却到800℃拍摄）2）位错亚结构密度

4、约107/cm-2。退火孪晶的几种形貌特征：（1）晶界交角处（界隅）形成的孪晶。有时孪晶线之间存在夹角。（2）横贯奥氏体晶粒的孪晶。（3）台阶型孪晶。（4）不完整的半截式孪晶。3）奥氏体中的层错和位错亚结构TEM含氮奥氏体不锈钢中的层错（a）；奥氏体中的位错（b）奥氏体中的亚结构对冷却时的相变将起重要作用。3）亚结构的形成加热时珠光体转变为奥氏体，其亚结构是相变晶格改组过程中形成的。非滑移，非孪生所致。是平衡缺陷，在加热状态下不消失，能够稳定存在。孪晶，改变晶体长大方向，减少应变能。层错，堆垛层错。